网络的基本概念

计算机网络形成与发展大致分为如下4个阶段：

1第一个阶段可以追述到20世纪50年代。

2第二个阶段以20世纪60年代美国的APPANET与分组交换技术为重要标志。

3第三个阶段从20世纪70年代中期开始。

4第四个阶段是20世纪90年代开始。

最热门的话题是INTERNET与异步传输模式ATM技术。

信息技术与网络的应用已经成为衡量21世界国力与企业竞争力的重要标准。

国家信息基础设施建设计划，NII被称为信息高速公路。

Internet，Intranet与Extranet和电子商务已经成为企业网研究与应用的热点。

计算机网络建立的主要目标是实现计算机资源的共享。计算机资源主要是计算机硬件，软件与数据。

我们判断计算机是或互连成计算机网络，主要是看它们是不是独立的“自治计算机”。

分布式操作系统是以全局方式管理系统资源，它能自动为用户任务调度网络资源。

分布式系统与计算机网络的主要是区别不在他们的物理结构，而是在高层软件上。

按传输技术分为：1。广播式网络。2。点--点式网络。

采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播网络的重要区别之一。

按规模分类：局域网，城域网与广域网。

广域网（远程网）以下特点：

1适应大容量与突发性通信的要求。

2适应综合业务服务的要求。

3开放的设备接口与规范化的协议。

4完善的通信服务与网络管理。

X．25网是一种典型的公用分组交换网，也是早期广域网中广泛使用的一种通信子网。

变化主要是以下3个方面：

1传输介质由原来的电缆走向光纤。

2多个局域网之间告诉互连的要求越来越强烈。

3用户设备大大提高。

在数据传输率高，误码率低的光纤上，使用简单的协议，以减少网络的延迟，而必要的差错控制功能将由用户设备来完成。这就是帧中续FR，Frame. Relay技术产生的背景。

决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法。

从局域网介质控制方法的角度，局域网分为共享式局域网与交换式局域网。

城域网MAN介于广域网与局域网之间的一种高速网络。

FDDI是一种以光纤作为传输介质的高速主干网，它可以用来互连局域网与计算机。

各种城域网建设方案有几个相同点：传输介质采用光纤，交换接点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机，在体系结构上采用核心交换层，业务汇聚层与接入层三层模式。

计算机网络的拓扑主要是通信子网的拓扑构型。

网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为：

4点-点线路通信子网的拓扑。星型，环型，树型，网状型。

5广播式通信子网的拓扑。总线型，树型，环型，无线通信与卫星通信型。

传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。

常用的传输介质为：双绞线，同轴电缆，光纤电缆和无线通信与卫星通信信道。

双绞线由按规则螺旋结构排列的两根，四根或八根绝缘导线组成。

屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP。

屏蔽双绞线由外部保护层，屏蔽层与多对双绞线组成。

非屏蔽双绞线由外部保护层，多对双绞线组成。

三类线，四类线，五类线。

双绞线用做远程中续线，最大距离可达15公里；用于100Mbps局域网时，与集线器最大距离为100米。

同轴电缆由内导体，外屏蔽层，绝缘层，外部保护层。

分为：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。

单信道宽带：宽带同轴电缆也可以只用于一条通信信道的高速数字通信。

光纤电缆简称为光缆。

由光纤芯，光层与外部保护层组成。

在光纤发射端，主要是采用两种光源：发光二极管LED与注入型激光二极管ILD。

光纤传输分为单模和多模。区别在与光钎轴成的角度是或分单与多光线传播。

单模光纤优与多模光纤。

电磁波的传播有两种方式：1。是在空间自由传播，既通过无线方式。

　　　　　　　　　　　　2。在有限的空间，既有线方式传播。

移动通信：移动与固定，移动与移动物体之间的通信。

移动通信手段：

1无线通信系统。

2微波通信系统。

　　频率在100MHz-10GHz的信号叫做微波信号，它们对应的信号波长为3m-3cm。

3蜂窝移动通信系统。

　　多址接入方法主要是有：频分多址接入FDMA，时分多址接入TDMA与码分多址接入CDMA。

4卫星移动通信系统。

　　商用通信卫星一般是被发射在赤道上方35900km的同步轨道上描述数据通信的基本技术参数有两个：数据传输率与误码率。

数据传输率是描述数据传输系统的重要指标之一。S=1/T。

对于二进制信号的最大数据传输率Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位是Hz）的关系可以写为：Rmax=2*f（bps）

在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N关系为：Rmax=B*LOG⒉（1+S/N）

误码率是二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：

　　　　　　　　　　　Pe=Ne/N（传错的除以总的）

对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，要折合为二进制码元来计算。

这些为网络数据传递交换而指定的规则，约定与标准被称为网络协议。

协议分为三部分：语法。语义。时序。

将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。

计算机网络中采用层次结构，可以有以下好处：

1各层之间相互独立。

2灵活性好。

3各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他各层。

4易于实现和维护。

5有利于促进标准化。

该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，既ISO开放系统互连参考模型。在这一框架中进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性，互操作性与应用的可移植性。

OSI标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构办法。在OSI中，采用了三级抽象，既体系结构，服务定义，协议规格说明。

OSI七层：

1物理层：主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传递比特流。

2数据链路层。在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，采用差错控制，流量控制方法。

3网络层：通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。

4传输层：是向用户提供可靠的端到端服务，透明的传送报文。

5会话层：组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换。

6表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复功能。

7应用层：应用层是OSI参考模型中的最高层。应用层确定进程之间的通信的性质，以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换必需的功能。它包括：文件传送访问和管理FTAM、虚似终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造业报文规范MMS、目录服务DS等协议。

三、计算机网络的基本概念
）计算机网络：计算机网络是利用通信设备和线路将分布在不同地点、功能独立的多个计算机互连起来，通过功能完善的网络软件，实现网络中资源共享和信息传递的系统。计算机网络由资源子网和通信子网构成。
）通信子网：由通信节点和通信链路组成，承担计算机网络中的数据传输、交换、加工和变换等通信处理工作。网络节点由通信设备或具有通信功能的计算机组成，通信链路由一段一段的通信线路构成。
）资源子网：由计算机网络中提供资源的终端（称为主机）和申请资源的终端共同构成。
）计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。
）计算机网络协议：是有关计算机网络通信的一整套规则，或者说是为完成计算机网络通信而制订的规则、约定和标准。网络协议由语法、语义和时序三大要素组成。
）语法：通信数据和控制信息的结构与格式；语义：对具体事件应发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。时序：对事件实现顺序的详细说明。
）在计算机网络中，同层通信采用协议，相邻层通信使用接口，通常把同层的通信协议和相邻层接口称做网络体系结构。
）计算机网络的拓扑结构：指由构成计算机网络的通信线路和节点计算机所表现出的几何关系。它反映出计算机网络中各实体之间的结构关系。
）计算机网络拓扑结构包括：星型、树型、网状型、环型、总线型和无线型等。
）计算机网络根据地理范围分类可以分为局域网、城域网、广域网。根据网络传输技术划分，可以分为广播式网络、点到点网络。
）数据：在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据，数据经过加工后就成为信息。
）报文(Message)：一次通信所要传输的所有数据叫报文。
）报文分组(Packet)：把一个报文按照一定的要求划分成若干个报文，并组这些报文加上报文分组号后即形成报文分组。
）数据通信：是计算机之间传输二进制代码比特序列的过程。
）数字通信与模拟通信：传输数字信号的通信叫数字通信，传输模拟信号的通信叫模拟通信。
）信源、信宿和信道：发送最初的信号的站点称做信源、最终接收信号的站点称为信宿、信号所经过的通路称作信道。
）串行通信和并行通信：在数据通信过程中，按每一个二进制位传输数据的通信叫串行通信，一次传输多个二进制位的通信叫并行通信。相应的，这些二进制数据就称为串行数据或并行数据。
）单工、半双工和全双工通信：在通信过程中，通信双方只有一方可以发送信息、另一方只能接收信息的通信叫单工通信；双方都可以发送和接收数据，但在某一时刻只能由一方发送、另一方接收叫做半双工通信；如果双方都可以同时发送和接收信息，则叫做全双工通信。
）数据传输速率：在单位时间内（通常为一秒）传输的比特数。单位为bit/s或b/s。数目较大时可以使用kb/s或mb/s、gb/s。
）调制速率：在信号传输过程中，每秒可以传递的信号波形的个数。一般情况下，调制速率等于数据传输速率。
）信号的波谱：一个信号经过分解得到的直流成份幅度、交流成份频率、幅度和起始相位的总称。
）信号的带宽：一个信号所占有的从最低的频率到最高的频率之差称和它的带宽。
）基带信号：如果一个信号包含了频率达到无穷大的交流成份和可能的直流成份，则这个信号就是基带信号。
）如果一个信号只包含了一种频率的交流成份或者有限几种频率的交流成份，我们就称这种信号叫做频带信号。
）传输基带信号的通信叫基带传输、传输频带信号的通信叫频带传输。
）传输介质的基本类型：传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类，有线传输介质又可以分为电信号传输介质和光信号传输介质两大类。
）计算机网络的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波和微波。
）数字编码技术：计算机在通信过程中，通信双方要求依据一定的方式将数据表示成某种编码的技术。
）利用数字信号传递数字数据叫数字数据的数字信号编码；利用模拟信号传递数字数据叫做数字数据的调制编码。
）模拟数据数字信号编码技术：包括采样、量化和编码等过程。
）采样：由于一个模拟信号在时间上是连续的，而数字信号要求在时间上是离散的，这就要求系统每经过一个固定的时间间隔对模拟信号进行测量。这种测量就叫做采样。这个时间周期就叫做采样周期。
）量化：对采样得到的测量值进行数字化转换的过程。一般使用A/D转换器。
）编码：将取得的量化数值转换为二进制数数据的过程。
）采样定理：对于一个模拟信号，如果能够满足采样频率大于或等于模拟信号中最高频率分量的两倍，那么依据采样后得到的离散序列就能够没有失真地恢复出复来的模拟信号。
）数字数据的数字信号编码：使用数字信号来表示数字数据就是把二进制数字用两个电平来表示，两个电平所构成的波型是矩形脉冲信号。
）全宽单极码：它以高电平表示数据1，用低电平表示数据0。由于这个编码不使用负电平（单极）且一个信号波形在一个码的全部时间内发出（全宽），所以称为全宽单极码。
）全宽双极码：以正电平表示数据1，以负电平表示数据0，并且在一个码元的全部时间内发出信号电平。该编码方式的优点是有正负信号可以互相抵消其直流成份。
）全宽单极码和全宽双极码都属于不归零码，它们的共同缺点是不容易区分码元之间的界限。
）归零码：信号电平在一个码元之内都要恢复到零的编码方式，它包括曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码两种编码方式。
）曼彻斯特编码：这种编码方式在一个码元之内既有高电平，也有低电平，在一个码元的中间位置发生跳变。可以以码元的前半部分或后半部分来表示信号的值。
）差分曼彻斯特编码：该编码方式与曼彻斯特编码方式类似，只不过是以一个码元开始时不否发生相对于前一个码元的跳变来确定数据的值，例如：以没有发生跳变表示1，以发生跳变表示0等。
）调制：改变模拟信号的某些参数来代表二进制数据的方法叫做调制。在通信线路中传输的模拟信号是经过调制的正弦波，它满足以下表达式：
u(t)=Um*sin(ωt+Ф0)其中，u(t)为对应于任意确定时刻的正弦波的幅度值，Um是正弦波的最大幅度值，ω为正弦波的频率值，单位是弧度/秒，t为时间，单位是秒。Ф0是当t=0时，正弦波所处的相位，也叫初相位角，单位是弧度/秒。
）一个正弦波有三个参量可调，它们是幅度、频率和相位，所以可以得出三种数字数据的调制编码方式。
）振幅键控方式（ASK）这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。
）移频键控方式（FSK）这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的频率。
）移相键控方式（PSK）这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的相位。
）移相键控包括绝对调相和相对调相两种。同时，移相键控还可以实现多相相移键控，例如，将相位移动单位从180度变为90度，就可以出现0、90、180、270四种情况，用数字表示就可以表示为00、01、10、11等。
）信号衰减分贝数的计算：信号衰减分贝数（db）＝10×lg（通过信道后的信号功率/原有信号功率）。
）信号通频特性曲线可以分为低通信道通频特性曲线、高通信道通频特性曲线和带通信道通频特性曲线三类。
）计算机内部并行总线上的信号全部都是基带信号，由于基带信号中交流分量极其丰富，所以不适合长距离传输。
）信道干扰：指由于分子热运动、环境电压、电流波动、大气雷电磁场的强烈变化对通信信道产生的影响。
）信噪比：指信号和噪气的功率之比。信噪比（db）＝10×lg（信号功率/噪气功率）。
）信号的传输速率：在模拟信号中，如果在一秒钟内，载波调制信号的调制状态改变的数值有一次变化，就称为一个波特（baud），模拟信号中的信号传输速率称为调制速率，也称为波特率。在数字信道中，每传输一位二进制信号，就称为一个比特，所以在数字信道中的数字传输速率是比特/秒，写成b/s。
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